一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料的製作方法

2023-05-18 04:05:46 1

專利名稱：：一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高分子複合材料，尤其涉及一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料。
背景技術：
：尼龍6具有良好的耐磨、耐油、自潤滑和耐腐蝕等性能，且力學性能和電氣性能優異，是五大工程塑料之一，在電子電氣領域得到廣泛地應用，如低壓真空接觸器、斷路器、低壓開關、薄壁電子電氣元件等。但未經阻燃改性的尼龍6易燃，限制了其在電子電氣等領域的應用，因此需對其進行阻燃改性。尤其是玻纖增強尼龍6，由於玻纖的"燭芯效應"，使其阻燃變得困難。因此人們往往在現有尼龍6中添加溴系阻燃劑，溴系阻燃劑一般用量較少，阻燃效率高，能夠滿足各種阻燃等級要求，但溴系阻燃劑阻燃的材料在燃燒時發煙量大，且產生腐蝕性酸性氣體，易造成二次危害，所以人們經常選用無卣阻燃劑對尼龍6進行阻燃改性。中國專利200410006315.3公開了一種阻燃增強尼龍組合物，包括PA682~35份，無才幾;戶4勿10~40份，沖擊改寸生劑3~10份，阻燃劑5~15份，抗氧劑0.1~0.3份，潤滑劑0.3~0.1份，該組合物具有高剛性、高耐熱、高尺寸穩定性、加工性以及阻燃性良好等特點，可作為塑殼斷路器等低壓電器殼體、接線盒、接插件、開關等電子電氣零部件產品的材料。但該專利公開的尼龍組合物採用的阻燃劑為三-秦類化合物，該類化合物阻燃效率較低，由其製備的阻燃材料很難滿足一些薄壁電子器件所需阻燃等級。目前關於溴系阻燃劑阻燃尼龍的抑煙報導很少，其它阻燃聚合物主要通過含有鉍、鉬等元素的金屬氧化物或氬氧化物起到抑煙作用。如歐洲專利EP91706、EP90451均是以氫氧化鉍或鉍鹽改性聚氯乙烯，以降低其燃燒時產生的煙霧。由於抑煙劑中含有鉍、鉬等金屬元素，代價昂貴。
發明內容本發明提供了一種阻燃效率高、抑煙效果好的阻燃抑煙型尼龍6複合材料。一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料，其原料組成以重量份計為水滑石是層狀結構的無機材料，其分解後生成鹼性多孔性物質，比表面積大，能吸附氣體，特別是酸性氣體和煙霧，具有良好的抑煙功效，可望克服溴系阻燃劑發煙量大，釋放腐蝕性酸性氣體的缺陷。水滑石分解時吸收熱量，且分解釋放出的水蒸汽能稀釋可燃性氣體，有利於提高材料的阻燃性。水滑石高溫分解產生的鎂鋁複合金屬氧化物具有較好的熱傳導性，可迅速傳導熱量，有效地降低尼龍6的分解和碳微粒的形成速度，從而使材料表面電流降低，不易^C擊穿，提高了阻燃抑煙型尼龍6複合材料的相比耐漏電起痕指數。水滑石粒徑影響複合物的力學性能，上述複合材料水滑石一次粒徑為10~150證，優選為2060畫。水滑石最好是經表面改性劑文性，表面改性劑為含8個碳原子以上的脂肪酸鹽、矽系偶聯劑或鈦系偶聯劑(南京曙光化工廠)。脂肪酸鹽可選用油酸鈉、硬脂酸4丐等；矽系偶聯劑可選用南京紫金化工研究所生產的復配型矽烷偶聯劑AG-102;鈦系偶聯劑南京曙光化工廠生產的鈦酸脂偶聯劑NDZ201。具體改性方法如下，當選用脂肪酸鹽作為表面改性劑時，將水滑石用適量去離子水稀釋成均勻漿液，升溫至50~90°C，將佔水滑石重量l~10%硬脂酸鹽緩慢加入到漿液中，攪拌5090分鐘，抽濾、洗滌、乾燥、研磨、過篩，即得表面改性水滑石。當矽系偶聯劑或鈦系偶聯劑作為表面改性劑時，將水滑石和佔水滑石尼龍6水滑石溴系阻燃劑三氧化二銻無鹼玻纖100份0.5~IO份10~40份2~IO份0~35份。重量1%~10%的矽系偶聯劑或鈦系偶聯劑分散於適量去離子水中，升溫至50~90°C，攪拌5090分鐘，抽濾、洗滌、乾燥、研磨、過篩，即得表面改性水滑石。水滑石經過改性後，可以降低其表面極性，提高水滑石與尼龍6的相容性，改善其在尼龍6中的^性，增強複合材料的性能。溴系阻燃劑為六溴環十二烷、四溴雙酚A、十溴二苯乙烷、聚溴化苯乙烯中的一種或多種，優選聚溴化苯乙烯，聚溴化苯乙烯分子量大，與尼龍6相容性好，不易遷移，阻燃效果持久。三氧化二銻與含溴阻燃劑具有協同阻燃功效，在燃燒過程中其與含溴阻燃劑作用生成SbBr3，SbBr3更容易生成溴自由基，有利於終止尼龍6燃燒時自由基的鏈鎖反應。三氧化二銻用量太少，協同效應微弱。用量過大，由於其本身與尼龍6相容性差，在尼龍6中分散困難，嚴重影響力學性能。三氧化二銻與含溴阻燃劑重量比優選為l:3~5。加入無鹼玻纖對尼龍6進行增強改性，可提高阻燃抑煙型尼龍6複合材料的力學性能。原料中包括適量輔助劑，輔助劑為光亮劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、抗靜電劑和增韌劑中的一種或多種，如光亮劑LG-886(上海駿祥科貿有限公司)、抗氧劑1010、168(寧波金海雅寶化工有限公司)、紫外線吸收劑UV-531、UV-329-S(大連大成化工有限公司)、潤滑劑矽酮T-5501(杭州海一高分子材料有限公司)、抗靜電劑HJL-103(杭州久靈化工有限公司)、增韌劑N410(寧波能之光新材料科技有P艮公司)。加入0.1~0.7重量份光亮劑可增加製品的表面光亮度；加入0.1~0.5重量份抗氧劑可防止尼龍6複合材料在加工或4吏用過程中發生熱氧降解；加入0.1-0.5重量份紫外線吸收劑可防止尼龍6在使用過程中發生光降解；加入O.l2重量份抗靜電劑可防止製品產生靜電危害。上述尼龍6複合材料可通過如下方法製備以重量份計，將100份尼龍6、0.5~10份水滑石、10~40份溴系阻燃劑和2~IO份三氧化二銻在高速混合機中混合均勻後，加入雙螺杆擠出機，並加入035份無鹼玻纖，於210245。C進行造粒，製得成品。本明提供的阻燃抑煙型尼龍6複合材料發煙量小、阻燃性能優異、力學性能及電性能良好，適用於製造低壓真空接觸器、斷路器、低壓開關、把手、薄壁電子電氣元件等。具體實施方式水滑石改性原料製備l將一次粒徑為20~60nm的水滑石100g用適量去離子水稀釋成均勻漿液，升溫至70。C左右，將3.5g硬脂酸釣緩慢加入到漿液中。攪拌80分鐘，抽濾並洗滌三次，》欠入80。C烘箱乾燥24h,研磨過篩，得到表面改性水滑石a。原料製備2將200g水滑石和10g復配型矽烷偶聯劑AG-102^:於適量去離子水中，升溫至60。C後，攪拌60分鐘，抽濾並洗滌三次，放入80。C烘箱乾燥24h，研磨過篩，得到表面改性水滑石b。阻燃抑煙型尼龍6複合材料製備下述實施例製得樣品的測試項目如下(1)氧指數氧指數測定儀，測試標準GB/T2406-1993;(2)阻燃等級水平垂直燃燒儀，測試標準UL94;(3)最大發煙速率、平均比消光面積英國FTT錐形量熱儀，測試標準ASTME1354-94;(4)拉伸強度電子萬能試驗機，測試標準GB/T1040-1992;(5)彎曲強度電子萬能試'驗才幾，測試標準GB/T9341-2000;(6)簡支梁缺口衝擊強度測試標準ISO179-1;(7)相比耐漏電起痕指數漏電起痕試驗儀，測試標準GB/T4207-2003。實施例1以重量份計，將100份尼龍6、26份的聚溴化苯乙烯、6.5份三氧化二銻、6份經硬脂酸改性得水滑石a^高速混合機中混合均勻，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度為210245。C,擠出得到的粒料在120。C的電熱鼓風乾燥箱中乾燥4h，再採用注射成型機注塑得到標準的測試樣條。樣條測試結果如下氧指數30.4;UL94(3.2mm)垂直燃燒達V-O級；拉伸強度78,2MPa;彎曲強度96.8MPa;缺口衝擊強度7.1kJ/m2;最大發煙速率0.159m"s;平均比消光面積1132.2n^/kg;相比耐漏電起痕指數350V。在其它組分和配比相同的情況下，未加水滑石才羊品的測試結果為氧指數29.5;最大發煙速率0.199m々s;平均比消光面積1302.6r^/kg;相比耐漏電起痕指數300V。實施例2~4表ltableseeoriginaldocumentpage7將各原料組分(除無鹼玻纖)按表1所示的重量4分投入高速混合機中混合均勻後，加入雙螺杆擠出機，並按配方加入無石鹹玻纖，擠出溫度為210~245°C，擠出得到粒料在120。C的電熱鼓風千燥箱中乾燥4h，再採用注射成型機注塑得到標準的測試樣條，所得阻燃抑煙型尼龍6複合材料的性能如表2所示。表2tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8實施例5以重量份計，將100份的尼龍6、12份的聚溴化苯乙烯、3份三氧化二銻，3份經矽烷偶聯劑KH550改性的水滑石b在高速混合機中混合均勻，加入雙螺杆擠出機，擠出溫度為210245。C,擠出得到粒料在120。C的電熱鼓風乾燥箱中乾燥4h,再採用注射成型機注塑得到標準的測試樣條。樣條測試結果如下氧指數28.6;UL94(3.2mm)垂直燃燒達V-1級；拉伸強度81.6MPa;彎曲強度96.1MPa;缺口衝擊強度7.4kJ/m2;最大發煙速率0.171m々s;平均比消光面積1327.9n^/kg;相比耐漏電起痕指數325V。實施例6~8表3tableseeoriginaldocumentpage8將各原料組分(除無鹼玻纖)按表3所示的重量份投入高速混合機中混合均勻後，加入雙螺杆擠出機，並按配方加入無鹼玻纖，擠出溫度為210~245°C,擠出得到的粒料在120。C的電熱鼓風乾燥箱中乾燥4h,再採用注射成型機注塑得到標準的測試樣條，所得阻燃抑煙型尼龍6複合材料的性能如表4所示。表4tableseeoriginaldocumentpage8氧指數(％)28.330.631.2垂直燃燒阻燃等級(3.2mm)V畫lV-0V-0相比耐漏電起痕指數(V)375350400最大發煙速率(m2/3)0.1630.1380.127平均比消光面積(n^/kg)1143.51003.5968.3實施例9~10tableseeoriginaldocumentpage95將各原料組分(除無鹼玻纖)按表5所示的重量份投入高速混合機中混合均勻後，加入雙螺杆擠出機，並按配方加入無鹼玻纖，擠出溫度為210~245°C,擠出得到的粒料在120'C的電熱鼓風乾燥箱中乾燥4h，再採用注射成型機注塑得到標準的測試樣條，所得阻燃抑煙型尼龍6複合材料的性能如表6所示。tableseeoriginaldocumentpage9從實施例l可以看出，在其它組分和配比相同的情況下，加入6Y分改性水滑石後樣品的氧指數從未加時的29.5增加到30.4;最大發煙速率從未加時的0.199mVs降低至0.159m2/s;平均比消光面積從未加時的1302.6m2/1^降低至1132.2mVkg;相比耐漏電起痕指數從未加時的300V增加到350V。可見水滑石可顯著降低尼龍6複合材料的最大發煙速率和平均比消光面積，且有助於提高尼龍6複合材料的氧指數和相比耐漏電起痕指數。從實施例2~4、68的性能結果對比可以發現，隨水滑石用量的增加，尼龍6複合材料的最大發煙速率、平均比消光面積降低，抑煙效果明顯。本發明製備的阻燃抑煙型尼龍6複合材料綜合性能優異，可用於製造各種低壓真空接觸器、斷路器、低壓開關、把手、薄壁電子電氣元件等。權利要求1.一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料，其原料組成以重量份計為尼龍6100份水滑石0.5～10份溴系阻燃劑10～40份三氧化二銻2～10份無鹼玻纖0～35份。全文摘要本發明公開了一種阻燃抑煙型尼龍6複合材料，其原料組成以重量份計為100份尼龍6、0.5～10份水滑石、10～40份溴系阻燃劑、2～10份三氧化二銻、0～35份無鹼玻纖。本發明公開的阻燃抑煙型尼龍6複合材料發煙量小、阻燃性能優異、力學性能及電性能良好，適用於製造低壓真空接觸器、斷路器、低壓開關、把手、薄壁電子電氣元件等。文檔編號C08K5/00GK101250323SQ200810060538公開日2008年8月27日申請日期2008年3月28日優先權日2008年3月28日發明者王海龍,申屠寶卿,翁志學申請人:浙江大學